Blucher Chemical Engineering Proceedings

Outubro 2015, vol.2, num.1 - XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados
Artigo Completo - Open Access Idioma principal | Segundo principal

MODELAGEM CFD DE UM REATOR RISER-FCC USANDO O MODELO CINETICO DE LUMPING CONTINUO

MODELAGEM CFD DE UM REATOR RISER-FCC USANDO O MODELO CINETICO DE LUMPING CONTINUO

VERGEL, JOSE LUIS GOMEZ; MARTIGNONI, WALDIR; OCONE, RAFFAELLA; MORI, MILTON

Artigo Completo:

Sabe-se que os efeitos da hidrodinâmica sobre a seletividade e conversão dos produtos devem ser considerados na descrição cinética das reações do craqueamento catalítico fluidizado (FCC). Embora, os testes experimentais sejam bastante desejados, seu custo e tempo muitas vezes os tornam inviáveis, especialmente em equipamentos de escala industrial. Desse modo, a fluidodinâmica computacional (CFD) considera-se uma ferramenta útil no projeto e otimização desses processos. Não obstante, a modelagem das reações FCC não é uma tarefa fácil, já que, envolve um alto número de reações e componentes, por isso frequentemente tem-se utilizado abordagens cinéticas baseadas em pseudo-componentes para representar as reações, porém existem algumas limitações na descrição precisa destes pseudo-componentes. Neste trabalho propõe-se a utilização de uma abordagem inovadora em que funções de distribuição da espécie química são aplicadas para descrever a cinética das reações FCC sendo considerada a mistura reativa como continua. No estudo pretende-se avaliar a implementação do modelo cinético de lumping contínuo em junção com a hidrodinâmica associada de um leito fluidizado circulante (CFB) para predizer o rendimento dos produtos de uma unidade FCC industrial. Resultados preliminares mostraram uma adequada concordância com dados experimentais reportados na literatura, sendo possível desse modo, descrever reações em misturas complexas com um número reduzido de parâmetros cinéticos além de maior detalhamento das reações de craqueamento.

Sabe-se que os efeitos da hidrodinâmica sobre a seletividade e conversão dos produtos devem ser considerados na descrição cinética das reações do craqueamento catalítico fluidizado (FCC). Embora, os testes experimentais sejam bastante desejados, seu custo e tempo muitas vezes os tornam inviáveis, especialmente em equipamentos de escala industrial. Desse modo, a fluidodinâmica computacional (CFD) considera-se uma ferramenta útil no projeto e otimização desses processos. Não obstante, a modelagem das reações FCC não é uma tarefa fácil, já que, envolve um alto número de reações e componentes, por isso frequentemente tem-se utilizado abordagens cinéticas baseadas em pseudo-componentes para representar as reações, porém existem algumas limitações na descrição precisa destes pseudo-componentes. Neste trabalho propõe-se a utilização de uma abordagem inovadora em que funções de distribuição da espécie química são aplicadas para descrever a cinética das reações FCC sendo considerada a mistura reativa como continua. No estudo pretende-se avaliar a implementação do modelo cinético de lumping contínuo em junção com a hidrodinâmica associada de um leito fluidizado circulante (CFB) para predizer o rendimento dos produtos de uma unidade FCC industrial. Resultados preliminares mostraram uma adequada concordância com dados experimentais reportados na literatura, sendo possível desse modo, descrever reações em misturas complexas com um número reduzido de parâmetros cinéticos além de maior detalhamento das reações de craqueamento.

Download (PDF)

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/ENEMP2015-LE-600

Referências bibliográficas
  • [1] ADAM, M., CALEMMA, V., GALIMBERTI, F., GAMBARO, C., HEISZWOLF, J., OCONE, R. Continuum lumping kinetics of complex reactive system. Chemical Engineering Science, v76, p.154- 164. 2012.
  • [2]
  • [3] ANCHEYTA, J. Modeling and Simulations of catalytic reactors for petroleum refining. New Jersey: John Wiley Andamp; Sons, 2011.
  • [4]
  • [5] BASAK, K., SAU, M., MANNA, U., VERMA R. P. Industrial hydrocracker model based on novel continuum lumping approach for optimization in petroleum refinery. Catalysis Today, v98, p.253-264. 2004.
  • [6]
  • [7] BRASIL, N., ARAUJO, M., SOUSA, E., QUELHAS, A., PASSOS, C., LAGE, D., ABADIE, E., CORDEIRO, F., KRAHL, I., FARAH, M., CAMARGO P., PINTO, R. Processamento de Petróleo e Gás: petróleo e seus derivados, processamento primário, processos de refino, petroquímica, meio ambiente. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
  • [8]
  • [9] CHANG, J., MENG, F., WANG, L., ZHANG, K., CHEN, H., YANG, Y. CFD investigation of hydrodynamics, heat transfer and cracking reaction in a heavy oil riser with bottom airlift loop mixer. Chemical Engineering Science, v78, p.128-143. 2012.
  • [10]
  • [11] ELIZALDE, I., ANCHEYTA J. On the detailed solution and application of the continuous kinetic lumping modeling to hydrocracking of heavy oils. FUEL Journal, v90, p.3542-3550. 2011.
  • [12]
  • [13] FAHIM, M. A., ALSAHHAF T. A., ELKILANI, A. Fluidized Catalytic Cracking. Fundamentals of Petroleum Refining. Amsterdam: Elsevier, 2010.
  • [14]
  • [15] GIDASPOW, D. Multiphase flow and Fluidization: Continuum and Kinetic Theory Descriptions. Boston: Academic Press, 1994.
  • [16]
  • [17] GRAY, J. H., HANDWERK, G. E. Petroleum Refining Technology and Economics. New York: Marcel Dekker, 2001.
  • [18]
  • [19] GAO, J., XU, C., LIN, S., YANG, G., GUO, Y. Advance model for turbulent gas-solid flow and reaction in FCC riser reactors. AIChE Journal, v45, p.1095-1113. 1999.
  • [20]
  • [21] PÄRSSINEN, J. H., ZHU, J. X. Particle velocity and flow development in a long and high-flux circulating fluidized bed riser. Chemical Engineering Science, v56, p.5295-5303. 2001.
  • [22]
  • [23] LAXMINARASIMHAN, C. S., VERMA, R. P., RAMACHANDRAN, P. A. Continuous lumping model for simulation of hydrocracking. AIChE Journal, v42, p.2645-2653. 1996.
  • [24]
  • [25] LI, J., LUO, Z. H., LAN, X. Y., XU, C. M., GAO, J. S. Numerical Simulation of the turbulent gas-solid flow and reaction in polydisperse FCC riser reactor. Powder Technology, v237, p.564-580. 2013.
  • [26]
  • [27] SADEGHBIGI, R. Fluid Catalytic Cracking Handbook. Houston: Butterworth-Heinemann, 2000.
  • [28]
  • [29] WILCOX, D. C. Turbulence Modelling for CFD. California: Griffin, 1993.
Como citar:

VERGEL, JOSE LUIS GOMEZ; MARTIGNONI, WALDIR; OCONE, RAFFAELLA; MORI, MILTON; "MODELAGEM CFD DE UM REATOR RISER-FCC USANDO O MODELO CINETICO DE LUMPING CONTINUO", p-419-428. In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/ENEMP2015-LE-600

últimos 30 dias

113
downloads

326
visualizações

1665
indexações